KR20150132576A - Gasification power plant control device, gasification power plant, and gasification power plant control method - Google Patents

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Abstract

IGCC 플랜트는, 공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 ASU, 산화제를 이용하여 석탄을 가스화시키는 석탄 가스화 노 및 석탄 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈을 구비한다. IGCC 플랜트의 제어장치(50)는, ASU에 의하여 제조되는 질소가스의 제조량을, IGCC 플랜트의 운전 부하에 따라 결정하는 공기분리량 결정부(52)를 구비하고, 결정된 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량을, 석탄 가스화 노로 공급한다. 이로써, IGCC 플랜트는, 공기로부터 제조된 산소가스의 방풍을 최소한으로 할 수 있다.The IGCC plant includes an ASU for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a coal gasification furnace for gasifying coal using an oxidizing agent, and a gas turbine for driving the combustion gas produced by combustion of the gas produced by the coal gasification furnace . The control device 50 of the IGCC plant is provided with an air separation amount determination section 52 for determining the production amount of the nitrogen gas produced by the ASU in accordance with the operation load of the IGCC plant, The entire amount of the oxygen gas is supplied to the coal gasification furnace. As a result, the IGCC plant can minimize the wind flow of the oxygen gas produced from the air.

Description

가스화 발전 플랜트의 제어장치, 가스화 발전 플랜트, 및 가스화 발전 플랜트의 제어방법{GASIFICATION POWER PLANT CONTROL DEVICE, GASIFICATION POWER PLANT, AND GASIFICATION POWER PLANT CONTROL METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a control system for a gasification power plant, a gasification power plant, and a control method for a gasification power plant,

본 발명은, 가스화 발전 플랜트의 제어장치, 가스화 발전 플랜트, 및 가스화 발전 플랜트의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control apparatus for a gasification power plant, a gasification power plant, and a control method for a gasification power plant.

종래, 예를 들면, 석탄 화력 플랜트의 발전 효율을 향상시키기 위하여, 석탄 가스화 복합발전(IGCC; Integrated Gasification Combined Cycle) 플랜트가 개발·실용화되어 있다. 이 IGCC 플랜트는, 가스화 노에 의하여 석탄을 가스화하여 얻어지는 생성가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 가연성 가스를 연료로 하여 운전하는 가스터빈과, 가스터빈의 배열을 회수하여 얻어지는 증기에 의하여 운전하는 증기터빈을 구비한 구성으로 되어 있다.Conventionally, for example, an integrated gasification combined cycle (IGCC) plant has been developed and put into practical use in order to improve the power generation efficiency of coal-fired power plants. This IGCC plant includes a gas turbine that operates by using a combustible gas obtained by purifying a product gas obtained by gasifying coal by a gasification furnace in a gas purification facility and a steam operated by steam obtained by recovering the arrangement of the gas turbine And a turbine.

특허문헌 1에는, 공기 중의 질소와 산소를 비점의 차이를 이용하여 분류(分留)하는 산소제조장치에 의하여 제조한 산소 또는 산소부화공기를 이용하여 석탄을 가스화하고, 가스터빈에 의하여 발전하는 석탄 가스화 발전 플랜트가 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a method of gasifying coal using oxygen or oxygen-enriched air produced by an oxygen producing apparatus that classifies (fractionates) nitrogen and oxygen in the air using a difference in boiling point, A gasification power plant is disclosed.

또, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 석탄 가스화 노의 하부에 슬래그 용융버너가 설치되어 있는 장치도 있다. 통상, 석탄 가스화 노의 컴버스터 내의 온도는, 석탄 중의 회분의 용융 온도 이상이 되도록 유지되고 있지만, 운전 상태나 석탄 성상의 변동 등에 의하여 석탄 중의 회분이 일시적으로 배출 불량이 되는 경우가 있다. 이와 같은 때에 슬래그 배출구 하부에 설치되어 있는 슬래그 용융버너에 의하여, 슬래그를 용융시킨다.Also, as disclosed in Patent Document 2, there is an apparatus in which a slag melting burner is installed in a lower portion of a coal gasification furnace. Normally, the temperature in the coal gasification furnace's recovers is maintained at or above the melting temperature of ash in the coal, but the ash in the coal may temporarily become defective due to fluctuations in the operating conditions and coal characteristics. At this time, the slag is melted by the slag fused burner provided under the slag outlet.

(선행기술문헌)(Prior art document)

(특허문헌)(Patent Literature)

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평11－22485호Patent Document 1: JP-A-11-22485

특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2010－91193호Patent Document 2: JP-A-2010-91193

질소가스로 반송한 미분탄을 석탄 가스화 노로 연료로서 공급하는 분류상(噴流床) 가스화 노에서는 산소 농도가, 가스화 노에 투입되는 입열을 규정하는 파라미터인 가스화 노 입력지령(GID; Gasifier Input Demand)에 대하여 일정해지도록 산화제의 공급량을 피드백 제어(산소 농도 일정 제어)하고 있다(도 12 참조). 다만, 여기에서 말하는 산소 농도란, 석탄 가스화 노의 컴버스터부로 공급되는 공기 및 산소가스 등의 산화제와 반송용의 질소가스 등으로 대표되는 이너트가스의 합계 가스량에 있어서 차지하는 산소 농도이다.In a gasification furnace in which the pulverized coal conveyed as nitrogen gas is supplied as fuel to the coal gasification furnace, the oxygen concentration is set to a gasifier input command (GID) which is a parameter for defining the heat input to the gasification furnace The supply amount of the oxidant is controlled to be constant (oxygen concentration constant control) (see FIG. 12). Here, the oxygen concentration refers to the oxygen concentration in the total gas amount of the inert gas represented by the oxidizing agent such as air and oxygen gas supplied to the combuster portion of the coal gasification furnace, and the nitrogen gas for transporting.

특히, 공기 취입 IGCC 플랜트에서는, 석탄 가스화 노로 공급되는 공기로서, 가스터빈이 가지는 압축기로부터의 추기(抽氣)를 공기승압기에 의하여 재가압하여 사용하고, 산소가스는 공기분리설비(ASU)에서 질소가스를 제조할 때에 부생되는 것을 사용하고 있다. 또, 석탄 가스화 노로 공급하는 산화제 유량은, 석탄 가스화 노의 부하에 맞춰 증감되도록, 도 13에 나타나는 바와 같이 제어하고 있다.Particularly, in the air blowing IGCC plant, the air supplied from the compressor to the coal gasification furnace is re-pressurized by the air booster, and the oxygen gas is supplied from the air separation unit (ASU) Which is a byproduct of gas production. The flow rate of the oxidizing agent supplied to the coal gasification furnace is controlled as shown in Fig. 13 so as to be increased or decreased in accordance with the load of the coal gasification furnace.

여기에서, 산소 농도를 계산할 때에 필요한 질소가스량(미분탄의 반송용의 질소가스)은, 고정밀도의 계측이 어려우므로 각종 상태량에 근거하여 산출하는데, 각종 상태량의 변동에 따라 산출되는 질소가스량도 변동한다. 가스화 노에 투입되는 가스 중의 산소 농도를 일정하게 제어하면, 질소가스량의 변동에 따라, 공기 유량 및 산소 유량과 같은 산화제 유량의 지령치도 변동하게 된다.Here, the amount of nitrogen gas required for calculating the oxygen concentration (nitrogen gas for transporting pulverized coal) is difficult to measure with high accuracy, so it is calculated based on various state quantities, and the amount of nitrogen gas calculated according to the variation of various state quantities also fluctuates . If the oxygen concentration in the gas introduced into the gasification furnace is controlled to be constant, the command value of the oxidizing agent flow rate such as the air flow rate and the oxygen flow rate fluctuates with the variation of the nitrogen gas amount.

또, 가스터빈으로부터의 추기를 공기승압기에 의하여 재가압하여 사용하는 상기 서술한 공기 유량은, 공기승압기가 가지는 IGV의 개폐 조정에 의하여 비교적 용이하게 조정할 수 있다. 한편, 심랭분리방식 등에 의한 공기분리설비는, 응답이 늦기 때문에, 산소 유량 지령치의 변동분을 미리 고려하여, 상시 산소 및 질소를 방풍(放風)하여 운전할 필요가 있다.The above-described air flow rate, which is used by re-pressurizing the additional stroke from the gas turbine by the air booster, can be relatively easily adjusted by adjusting the opening and closing of the IGV of the air booster. On the other hand, since the response of the air separation equipment based on the cooling-air separation method is delayed, it is necessary to always operate oxygen and nitrogen by blowing air with consideration of the variation of the oxygen flow rate command value in advance.

석탄 가스화 노의 하부에 슬래그 용융버너가 설치되어 있는 장치에 있어서, 슬래그의 용융에는 고온이 필요하기 때문에, 공기분리설비에서 제조된 산소가스를 사용한다. 이와 같은 장치에서는, 사용 시기를 예측하기 어려운 슬래그 용융버너로 인하여, 상시 슬래그 용융버너가 사용할 산소가스 유량분을 방풍할 필요가 있어, 공기분리설비의 동력 증가의 요인이 되고 있다.In an apparatus in which a slag melting burner is installed in a lower portion of a coal gasification furnace, oxygen gas produced in an air separation facility is used because melting is required for melting the slag. In such an apparatus, it is necessary to wind the flow rate of the oxygen gas to be used by the slag melting burner at all times owing to the slag melting burner, which is difficult to predict when to use.

다만, 슬래그 용융버너는, 가스화 노의 상태량이나 석탄 성상의 변동에 의하여, 일시적으로 용융 슬래그의 배출성이 악화되었을 때에, 가열하여 배출성을 개선하기 위하여 사용하는 것이다.However, the slag melting burner is used to improve the dischargeability by heating when the dischargeability of the molten slag temporarily deteriorates due to the state quantity of the gasifier and the variation of the coal property.

또, 상기 서술한 제어를 고려하여, 소비측의 변동에 대응하기 위하여, 상시 잉여 산소가스 및 질소가스를 방풍하는 운전을 하고 있어, 동력 손실의 한 요인이 되고 있다.In consideration of the above-described control, the surplus oxygen gas and the nitrogen gas are always ventilated in order to cope with fluctuations on the consuming side, which is a factor of power loss.

또한, IGCC 플랜트가 발전 출력지령(MWD; Mega Watt Demand)에 의하여 운전되고 있는 경우, 석탄 가스화 노는, 석탄 가스화 노의 출구 압력이 설정치를 유지하도록, GID에 관련된 석탄 유량이나 산화제 유량에 근거하여 제어되고 있다. 그러나, GID도 변동이 많아, 이도 산소가스 유량이 변동하는 한 요인이 되고 있다.In addition, when the IGCC plant is operated by MWD (Mega Watt Demand), the coal gasification furnace is controlled based on the coal flow rate or oxidant flow rate related to the GID so that the exit pressure of the coal gasification furnace is maintained at the set value. . However, the GID also fluctuates so much that the oxygen gas flow rate fluctuates.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 공기로 제조된 산소가스의 방풍을 최소한으로 할 수 있는, 가스화 발전 플랜트의 제어장치, 가스화 발전 플랜트, 및 가스화 발전 플랜트의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and provides a control apparatus for a gasification power plant, The purpose.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 가스화 발전 플랜트의 제어장치, 가스화 발전 플랜트, 및 가스화 발전 플랜트의 제어방법은 이하의 수단을 채용한다.Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the control apparatus, the gasification power generation plant, and the gasification power generation plant control method of the gasification power generation plant of the present invention employ the following means.

본 발명의 제1 양태에 관한 가스화 발전 플랜트의 제어장치는, 공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 공기분리장치, 상기 산소가스를 산화제로 하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노, 및 상기 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈을 구비하는 가스화 발전 플랜트의 제어장치로서, 상기 공기분리장치에 의하여 제조되는 상기 질소가스의 제조량을, 상기 가스화 발전 플랜트의 운전 부하에 따라 결정하는 공기분리량 결정부를 구비하고, 상기 공기분리량 결정부에 의하여 결정된 상기 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량을, 상기 가스화 노로 공급한다.An apparatus for controlling a gasification power plant according to a first aspect of the present invention includes an air separation device for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a gasification furnace for gasifying the carbon-containing fuel using the oxygen gas as an oxidizing agent, And a gas turbine for driving the gas produced by combustion of the fuel gas obtained by purifying the gas produced by the gas purification device in a gas purification facility, wherein the production amount of the nitrogen gas produced by the air separation device Is supplied to the gasification furnace in accordance with the production amount of the nitrogen gas determined by the air separation amount determination unit .

본 발명에 의하면, 가스화 발전 플랜트는, 공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 공기분리장치, 산소가스를 산화제로 하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노 및 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈을 구비한다. 탄소 함유 연료는 예를 들면 석탄이다.According to the present invention, a gasification power generation plant is provided with an air separation device for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a gasifier for gasifying a carbon-containing fuel using oxygen gas as an oxidizer, and a gas- And a gas turbine for driving the fuel gas obtained by refining the combustion gas by burning the fuel gas. The carbon-containing fuel is, for example, coal.

가스화 노로 공급되는 탄소 함유 연료의 양은, 가스화 발전 플랜트의 운전 부하에 따라 정해지며, 정해진 탄소 함유 연료의 양을 반송하기 위한 질소가스가 필요해진다. 그리고 반송용의 질소가스와 함께 산소가스가 공기분리장치에 의하여 공기로부터 제조된다.The amount of the carbon-containing fuel supplied to the gasification furnace is determined according to the operation load of the gasification power generation plant, and nitrogen gas is required to transport the specified amount of the carbon-containing fuel. And oxygen gas is produced from the air by the air separation apparatus together with the nitrogen gas for transportation.

종래, 공기분리장치에 의하여 제조되는 질소가스는, 소비측의 변동에 대응하기 위하여 산소가스와 함께 잉여 제조되고, 잉여 질소가스 및 산소가스는 방풍되고 있었다.Conventionally, the nitrogen gas produced by the air separation apparatus is excessively produced together with the oxygen gas to cope with fluctuations on the consuming side, and the surplus nitrogen gas and the oxygen gas are windshielded.

따라서, 상기 서술한 공기분리량 결정부에 의하여, 공기분리장치에서 제조되는 질소가스의 제조량이, 가스화 발전 플랜트의 운전 부하에 따라 결정되며, 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량이, 가스화 노로 공급된다.Therefore, the production amount of the nitrogen gas produced by the air separation unit is determined according to the operation load of the gasification power plant by the above-described air separation amount determination unit, and the total amount of oxygen gas produced as a by- Gasification furnace.

이로써, 질소가스와 함께 산소가스가 잉여 제조되지 않고, 부생된 산소가스의 전량이 가스화 노로 공급되므로, 본 발명은, 공기로 제조된 산소가스의 방풍을 최소한으로 할 수 있다.As a result, oxygen gas is not excessively produced together with the nitrogen gas, and the entire amount of the by-produced oxygen gas is supplied to the gasification furnace. Therefore, the present invention minimizes the wind flow of the oxygen gas produced by the air.

상기 제1 양태에서는, 상기 가스화 노로 공급되는 산화제의 합계량을, 상기 가스터빈으로부터 추기되는 공기량에 따라 조정하는 것이 바람직하다.In the first aspect, it is preferable that the total amount of the oxidizing agent supplied to the gasifier is adjusted in accordance with the amount of air added from the gas turbine.

본 발명에 의하면, 공기분리장치에 의하여 제조된 산소가스의 양이 적더라도, 가스터빈으로부터 공기를 가스화 노로 추기함으로써, 가스화 노로 공급되는 가스에 있어서의 산소 농도를 제어하지 않고, 가스화 노에서 소비되는 산소가스의 양을 충족하는 산소를 가스화 노로 공급 가능하게 한다.According to the present invention, even if the amount of the oxygen gas produced by the air separation apparatus is small, the air is supplied from the gas turbine to the gasification furnace, whereby the oxygen concentration in the gas supplied to the gasification furnace is not controlled, So that oxygen satisfying the amount of oxygen gas can be supplied to the gasification furnace.

상기 제1 양태에서는, 상기 가스화 발전 플랜트의 운전 부하를 상기 가스화 발전 플랜트에 대한 출력지령치로 하는 것이 바람직하다.In the first aspect, it is preferable that an operation load of the gasification power generation plant is an output command value for the gasification power plant.

본 발명에 의하면, 가스화 발전 플랜트에 대한 출력지령치에 근거하여 질소가스의 제조량이 결정된다. 이로써 산소가스의 제조량이 일률적으로 결정되게 된다. 출력지령치는, 가스화 노에 투입되는 입열을 규정하는 파라미터인 가스화 노 입력지령치에 비하여, 보다 안정된 값을 나타내므로, 질소가스 및 산소가스의 제조량도 보다 안정적인 것이 된다.According to the present invention, the production amount of the nitrogen gas is determined based on the output command value for the gasification power generation plant. As a result, the production amount of the oxygen gas is uniformly determined. The output command value shows a more stable value as compared with the gasification input command value which is a parameter for specifying the heat input to the gasification furnace, and therefore the production amount of nitrogen gas and oxygen gas becomes more stable.

상기 제1 양태에서는, 상기 가스화 노는, 가스화 노 내의 슬래그를 용융하는 슬래그 용융버너를 구비하며, 상기 슬래그 용융버너가 이용되는 경우, 상기 공기분리장치에서 제조된 산소가스는, 탄소 함유 연료를 가스화시키는 버너보다 상기 슬래그 용융버너로 우선적으로 공급되는 것이 바람직하다.In the first aspect, the gasifier has a slag melting burner for melting the slag in the gasifier, and when the slag melting burner is used, the oxygen gas produced in the air separation device is used to gasify the carbon- It is preferable to preferentially supply the slag melt to the burner.

본 발명에 의하면, 슬래그 용융버너가 이용되는 경우, 제조된 산소가스가, 탄소 함유 연료를 가스화시키는 버너보다 우선적으로 슬래그 용융버너로 공급되므로, 슬래그 용융버너로 상시 산소가스를 공급할 필요가 없어진다. 혹은, 슬래그 용융버너에서 사용되는 산소가스의 양을 고려하여, 상시 산소가스를 방풍할 필요가 없어진다.According to the present invention, when the slag melting burner is used, the produced oxygen gas is supplied to the slag melting burner preferentially over the burner for gasifying the carbon-containing fuel, so that it is not necessary to always supply the oxygen gas to the slag melt burner. Or, it is not necessary to wind the oxygen gas at all times in consideration of the amount of oxygen gas used in the slag melting burner.

상기 제1 양태에서는, 상기 가스화 발전 플랜트는, 상기 가스터빈의 공기압축기로부터 추기된 공기 또는 상기 공기로부터 분리되는 산소를 상기 가스화 노의 산화제로서 공급하는 산화제 공급로를 구비하고, 상기 가스화 발전 플랜트가 정정(靜定) 상태인 경우, 탄소 함유 연료의 이론 연소 산화제량에 대하여 상기 가스화 노로 공급되는 산화제량의 비인 공기비를 고정으로 하는 공기비 고정모드로 하며, 상기 가스화 노의 운전 상태량 또는 상기 가스화 발전 플랜트의 부하가 변동한 경우, 상기 공기비를 변동 가능하게 하는 공기비 변동모드로 하는 것이 바람직하다.In the gas turbine according to the first aspect, the gasification power plant includes an oxidizer supply path for supplying air added from the air compressor of the gas turbine or oxygen separated from the air as an oxidizer of the gasifier, Wherein the ratio of the amount of the oxidizing agent supplied to the gasifying furnace to the amount of the theoretical combustion oxidizing agent in the carbon-containing fuel is set to a fixed air ratio mode when the gasifying furnace is in a stationary state, It is preferable to set the air ratio variation mode in which the air ratio is made variable.

본 발명에 의하면, 가스화 발전 플랜트는, 산화제를 이용하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노, 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈, 및 가스터빈의 공기압축기로부터 추기된 공기 또는 상기 공기로부터 분리되는 산소를 가스화 노의 산화제로서 공급하는 산화제 공급로를 구비한다. 탄소 함유 연료는 예를 들면 석탄이다.According to the present invention, there is provided a gasification power generation plant comprising: a gasification furnace for gasifying a carbon-containing fuel by using an oxidizing agent; a gas for reforming a gas generated by a gasification furnace by a gas- A turbine, and an oxidizer supply path for supplying air added from an air compressor of the gas turbine or oxygen separated from the air as an oxidizer of the gasification furnace. The carbon-containing fuel is, for example, coal.

가스화 노의 운전 상태량이 변동한 경우나 가스화 발전 플랜트의 부하가 변동한 경우에도, 종래에는, 가스화 발전 플랜트가 정정 상태인 경우와 마찬가지로, 공기비를 고정한 공기비 고정모드로 제어하고 있었다. 그러나, 공기비를 고정함으로써, 가스화 노에 있어서의 다른 제어량(예를 들면 산화제의 공급량)에 오버슈트가 발생하여, 가스화 발전 플랜트 전체의 제어가 안정되는 데 시간을 필요로 하는 경우가 있었다. 다만, 가스화 노의 운전 상태량은, 예를 들면 가스화 노에서 생성되는 가스의 발열량(생성가스 발열량)이다.Conventionally, as in the case where the gasification power plant is in a corrected state, the air ratio is controlled to a fixed air ratio fixed mode even when the operating state amount of the gasification furnace fluctuates or the load of the gasification power generation plant fluctuates. However, by fixing the air ratio, an overshoot occurs in another control amount (for example, a supply amount of oxidizing agent) in the gasification furnace, and it sometimes takes time to stabilize the control of the entire gasification power generation plant. However, the operating state amount of the gasifier is, for example, the calorific value (produced calorific value) of the gas produced in the gasifier.

따라서, 본 발명은, 가스화 노의 운전 상태량 또는 가스화 발전 플랜트의 부하가 변동한 경우, 공기비 고정모드로부터 공기비를 변동 가능하게 하는 공기비 변동모드로 운전모드가 전환된다.Therefore, in the present invention, when the operating state amount of the gasifier or the load of the gasification power plant fluctuates, the operation mode is switched to the air ratio variation mode in which the air ratio can be changed from the air ratio fixing mode.

가스화 노의 운전 상태량 또는 가스화 발전 플랜트의 부하가 변동한 경우, 공기비 변동모드가 됨으로써, 산화제량이 부하에 따라 변동하므로, 산화제량의 오버슈트가 억제된다. 또, 산화제량의 오버슈트가 억제됨으로써, 가스화 노로 공급되는 탄소 함유 연료량에 대한 산화제량이 작아지기 때문에, 가스화 노에서 생성되는 가스 중의 가연성 가스(예를 들면 CO)의 생성량이 증가하므로 생성가스 발열량이 종래에 비하여 보다 빠르게 증가하여, 보다 단시간에 가스화 발전 플랜트가 정정상태가 된다.When the operating state amount of the gasification furnace or the load of the gasification power generation plant fluctuates, the amount of the oxidizing agent fluctuates with the load due to the air ratio fluctuation mode, so that the overshoot of the amount of the oxidizing agent is suppressed. Further, since the amount of oxidizing agent to the amount of the carbon-containing fuel supplied to the gasification furnace is reduced by suppressing the overshoot of the amount of the oxidizing agent, the amount of the combustible gas (for example, CO) And the gasification power plant is in a corrected state in a shorter time.

또, 산화제량의 오버슈트가 억제되기 때문에, 산화제의 공급설비의 용량에 대하여 고려하는 오버슈트 허용 오차가 작아지므로, 그 공급설비의 용량을 종래에 비하여 작게 할 수 있다. 또, 오버슈트 허용 오차가 작아질수록, 그 공급설비의 설비계획점과 통상 운전 시의 운전점에 차이가 나는 것이 억제된다.Since the overshoot of the amount of the oxidizing agent is suppressed, the tolerance of the overshoot to be taken into consideration with respect to the capacity of the oxidizing agent supplying apparatus is reduced, and the capacity of the supplying apparatus can be made smaller than the conventional apparatus. Further, as the overshoot tolerance becomes smaller, the difference between the equipment planning point of the supply equipment and the operating point in normal operation is suppressed.

따라서, 본 구성은, 산화제의 공급설비의 용량을 증가시키지 않고, 또한 플랜트 전체의 제어를 신속하게 안정시킬 수 있다.Therefore, this configuration can quickly stabilize the control of the entire plant without increasing the capacity of the oxidizing agent supply facility.

상기 제1 양태에서는, 상기 가스화 발전 플랜트는, 상기 가스터빈의 공기압축기로부터 추기된 공기 또는 상기 공기로부터 분리되는 산소를 상기 가스화 노의 산화제로서 공급하는 산화제 공급로를 구비하고, 상기 가스화 노의 운전 상태량의 변동 또는 상기 가스화 발전 플랜트의 부하의 변동에 따라, 탄소 함유 연료의 이론 연소 산화제량에 대하여 상기 가스화 노로 공급되는 산화제량의 비인 공기비가 미리 정해진 설정치로부터 차이가 나는 것을 허용하여, 상기 가스화 노로 공급하는 산화제량을 소정의 상한치 내에서 제어하는 것이 바람직하다.In the gas turbine according to the first aspect, the gasification power plant includes an oxidizer supply path for supplying air added from the air compressor of the gas turbine or oxygen separated from the air as an oxidizer of the gasifier, The ratio of the amount of the oxidizing agent supplied to the gasifying furnace to the amount of the theoretical combustion oxidizing agent of the carbon-containing fuel is allowed to differ from the predetermined set value in accordance with the fluctuation of the state quantity or the load of the gasification power plant, It is preferable to control the amount of the oxidizing agent to be supplied within a predetermined upper limit value.

본 발명에 의하면, 가스화 발전 플랜트는, 산화제를 이용하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노, 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈, 및 가스터빈의 공기압축기로부터 추기된 공기 또는 상기 공기로부터 분리되는 산소를 가스화 노의 산화제로서 공급하는 산화제 공급로를 구비한다. 산화제는 예를 들면 공기나 산소이며, 탄소 함유 연료는 예를 들면 석탄이다.According to the present invention, there is provided a gasification power generation plant comprising: a gasification furnace for gasifying a carbon-containing fuel by using an oxidizing agent; a gas for reforming a gas generated by a gasification furnace by a gas- A turbine, and an oxidizer supply path for supplying air added from an air compressor of the gas turbine or oxygen separated from the air as an oxidizer of the gasification furnace. The oxidizing agent is, for example, air or oxygen, and the carbon-containing fuel is, for example, coal.

가스화 노의 운전 상태량이나 가스화 발전 플랜트의 부하가 변동한 경우에도, 종래에는, 가스화 노의 운전 상태를 일정하게 유지하기 위하여 공기비(가스화 노에 대한 탄소 함유 연료의 이론 연소 산화제량에 대하여 가스화 노로 공급되는 산화제량의 비)를 미리 정해진 설정치로 유지하도록 제어하고 있었다. 그러나, 공기비를 일정하게 유지함으로써, 가스화 노에 있어서의 다른 제어량(예를 들면 산화제의 공급량)에 오버슈트가 발생하여, 가스화 발전 플랜트 전체의 제어가 안정되는 데 시간을 필요로 하는 경우가 있었다. 다만, 가스화 노의 운전 상태량은, 예를 들면 가스화 노에서 생성되는 가스의 발열량(생성가스 발열량)이다.Conventionally, even when the operating state of the gasifier or the load of the gasification power plant fluctuates, conventionally, in order to keep the operation state of the gasifier constant, the air ratio (the amount of the theoretical combustion oxidizer of the carbon- The ratio of the amount of the oxidizing agent to be oxidized) is maintained at a predetermined set value. However, by keeping the air ratio constant, an overshoot occurs in another control amount (for example, the supply amount of the oxidizing agent) in the gasification furnace, so that it sometimes takes time to stabilize the control of the entire gasification power generation plant. However, the operating state amount of the gasifier is, for example, the calorific value (produced calorific value) of the gas produced in the gasifier.

따라서, 본 발명은, 산화제량 제어 수단에 의하여, 가스화 노의 운전 상태량 또는 가스화 발전 플랜트의 부하의 변동에 따라, 과도적인 가스화 노의 운전 상태의 변동을 허용하여, 즉 공기비가 미리 정해진 설정치로부터 차이가 나는 것을 허용하여, 가스화 노로 공급하는 산화제량을 소정의 상한치 내에서 제어한다. 다만, 상한치는, 공기압축기가 가스화 노로 송기(送氣) 가능한 풍량에 근거한다. 구체적으로는, 상한치는, 공기압축기의 최대 풍량에 대하여 허용 오차가 있는 값이다. 또, 미리 정해진 설정치로부터의 차이의 허용 범위는, 예를 들면 설정치에 대한 상대비로 3%, 바람직하게는 5%이다.Therefore, according to the present invention, it is possible to allow the fluctuation of the operating state of the gasification furnace transiently in accordance with the fluctuation of the operating state amount of the gasifier or the load of the gasification power plant by the oxidizer amount control means, So that the amount of oxidizing agent supplied to the gasification furnace is controlled within a predetermined upper limit value. However, the upper limit is based on the air volume in which the air compressor can send air to the gasification furnace. Specifically, the upper limit value is a value with an allowable error with respect to the maximum air volume of the air compressor. The allowable range of the difference from the predetermined set value is, for example, 3%, preferably 5%, relative to the set value.

가스화 노로 공급하는 산화제량의 제어량에 적극적으로 상한치가 마련됨으로써, 산화제량의 오버슈트가 억제된다. 또, 상한치가 마련됨으로써, 가스화 노로 공급되는 탄소 함유 연료량에 대한 산화제량이 작아지기 때문에, 가스화 노에서 생성되는 가스 중의 가연성 가스(예를 들면 CO)의 생성량이 증가하므로 생성가스 발열량이 종래에 비하여 보다 빠르게 증가하여, 보다 단시간에 가스화 발전 플랜트가 정정상태가 된다.The upper limit is positively set in the control amount of the amount of the oxidizing agent supplied to the gasification furnace, thereby suppressing the overshoot of the amount of the oxidizing agent. Further, since the amount of the oxidizing agent to the amount of the carbon-containing fuel supplied to the gasification furnace becomes small due to the provision of the upper limit value, the amount of the combustible gas (for example, CO) generated in the gas produced in the gasification furnace increases, And the gasification power plant is in a corrected state in a shorter time.

또, 상한치가 마련됨으로써, 산화제량의 오버슈트가 억제되기 때문에, 산화제의 공급설비의 용량에 대하여 고려하는 오버슈트 허용 오차가 작아지므로, 상기 공급설비의 용량을 종래에 비하여 작게 할 수 있다. 또, 오버슈트 허용 오차가 작아질수록, 상기 공급설비의 설비계획점과 통상 운전 시의 운전점에 차이가 나는 것이 억제된다.Also, since the overshoot of the amount of the oxidizing agent is suppressed by providing the upper limit value, the overshoot tolerance to be taken into account with respect to the capacity of the oxidizing agent supply facility is reduced, so that the capacity of the supply facility can be made smaller than in the prior art. Further, the smaller the overshoot tolerance is, the more the difference between the equipment planning point of the supply equipment and the operating point during normal operation is suppressed.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 공기비가 미리 정해진 설정치로부터 차이가 나는 것을 허용하고, 가스화 노로 공급하는 산화제량에 상한치를 마련하므로, 산화제의 공급설비의 용량을 증가시키지 않고, 또한 플랜트 전체의 제어를 신속하게 안정시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the air ratio is allowed to differ from a predetermined value and an upper limit value is set for the amount of the oxidizing agent supplied to the gasification furnace, so that the capacity of the oxidizing agent supply facility is not increased, Can be quickly stabilized.

본 발명의 제2 양태에 관한 가스화 발전 플랜트는, 공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 공기분리장치와, 상기 산소가스를 산화제로 하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노와, 상기 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈과, 상기 기재된 제어장치를 구비한다.A gasification power plant according to a second aspect of the present invention comprises an air separation device for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a gasification furnace for gasifying the carbon-containing fuel using the oxygen gas as an oxidant, A gas turbine which drives the fuel gas obtained by purifying the gas obtained in the gas purification facility by the combustion gas burned, and the control device described above.

본 발명의 제3 양태에 관한 가스화 발전 플랜트의 제어방법은, 공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 공기분리장치, 상기 산소가스를 산화제로 하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노, 및 상기 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈을 구비하는 가스화 발전 플랜트의 제어방법으로서, 상기 공기분리장치에 의하여 제조되는 질소가스의 제조량을, 상기 가스화 발전 플랜트의 운전 부하에 따라 결정하는 제1 공정과, 상기 공기분리량 결정부에 의하여 결정된 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량을, 상기 가스화 노로 공급하는 제2 공정을 포함한다.A control method for a gasification power plant according to a third aspect of the present invention is a control method for a gasification power plant comprising an air separation device for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a gasifier for gasifying the carbon- And a gas turbine for driving the gas produced by the gas purification apparatus by a combustion gas obtained by burning a fuel gas obtained by purifying the gas produced by the gas purification apparatus, wherein the production amount of the nitrogen gas produced by the air separation apparatus is And a second step of supplying the entire amount of oxygen gas produced as a result of the production of the nitrogen gas determined by the air separation amount determination unit to the gasifier, do.

본 발명에 의하면, 공기로부터 제조된 산소가스의 방풍을 최소한으로 할 수 있다는 우수한 효과를 가진다.According to the present invention, it is possible to minimize the wind flow of the oxygen gas produced from the air.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 IGCC 플랜트의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 석탄 가스화 노가 가지는 슬래그 용융버너로 공급되는 가스의 경로를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 IGCC 플랜트의 제어장치에 있어서의 석탄 가스화 노로의 가스 공급에 관한 제어를 나타내는 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 산소량 결정처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 MWD와 질소가스의 소비량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 질소가스의 제조량과 산소가스의 제조량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 산소가스의 제조량과 MWD의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 관한 슬래그 용융버너를 이용하는 경우에 있어서의 각 유량조정밸브의 개방도의 변화를 나타내는 도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 관한 슬래그 용융버너를 이용하는 경우에 있어서의 각 유량조정밸브의 개방도의 변화를 나타내는 다른 형태의 도이다.
도 10은 본 발명의 변형예에 관한 석탄 가스화 노의 운전 상태량의 변동에 따른 각종 상태량의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 변형예에 관한 IGCC 플랜트의 부하의 변동에 따른 각종 상태량의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 종래의 석탄 가스화 노에 있어서의 GID와 산소 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 종래의 석탄 가스화 노에 있어서의 GID와 산화제 유량의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a configuration diagram of an IGCC plant according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a path of a gas supplied to a slag melting burner of a coal gasification furnace according to an embodiment of the present invention.
3 is a functional block diagram showing control relating to gas supply to the coal gasification furnace in the control device of the IGCC plant according to the embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing the flow of the oxygen amount determination process according to the embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the relationship between the MWD and the consumption amount of nitrogen gas according to the embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the relationship between the nitrogen gas production amount and the oxygen gas production amount according to the embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the relationship between the amount of oxygen gas produced and the MWD according to the embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing a change in the opening degree of each flow rate adjusting valve when the slag melting burner according to the embodiment of the present invention is used.
Fig. 9 is another view showing the change in the opening degree of each flow rate adjusting valve when the slag melting burner according to the embodiment of the present invention is used. Fig.
10 is a graph showing changes over time of various state quantities according to variations in the operation state amount of the coal gasification furnace according to the modified example of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing changes over time of various state quantities according to variations in load of an IGCC plant according to a modified example of the present invention. FIG.
12 is a graph showing the relationship between GID and oxygen concentration in a conventional coal gasification furnace.
13 is a graph showing the relationship between the GID and the oxidizer flow rate in the conventional coal gasification furnace.

이하에, 본 발명에 관한 가스화 발전 플랜트의 제어장치, 가스화 발전 플랜트, 및 가스화 발전 플랜트의 제어방법의 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, one embodiment of a control apparatus for a gasification power plant, a gasification power plant, and a control method for a gasification power plant according to the present invention will be described with reference to the drawings.

본 실시형태에서는, 본 발명을, 산화제를 이용하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노, 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈, 및 가스화 노 및 가스터빈의 배기가스에 의하여 가열된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 구비하는 가스화 복합발전 플랜트(이하, “IGCC 플랜트”라고 함)에 적용한 경우에 대하여 설명한다. 다만, 산화제의 일례를 공기 및 산소로 하고, 탄소 함유 연료의 일례를 석탄으로 한다.In the present embodiment, the present invention is applied to a gas turbine for gasifying a carbon-containing fuel using an oxidizing agent, a gas turbine for driving a gas produced by a gasification furnace by a combustion gas obtained by refining the gas produced by the gas- (Hereinafter referred to as " IGCC plant ") having a gas turbine and a steam turbine driven by steam heated by the exhaust gas of the gas turbine. However, an example of the oxidizing agent is air and oxygen, and an example of the carbon-containing fuel is coal.

도 1은, 본 실시형태에 관한 IGCC 플랜트(1)의 전체의 개략 구성을 나타낸 도이다.Fig. 1 is a diagram showing the entire outline structure of an IGCC plant 1 according to the present embodiment.

도 1에 나타나는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 IGCC 플랜트(1)는, 주로 석탄 가스화 노(3), 가스터빈설비(5), 증기터빈설비(7) 및 배열 회수 보일러(이하, “HRSG”라고 함)(30)를 구비하고 있다.1, the IGCC plant 1 according to the present embodiment mainly comprises a coal gasification furnace 3, a gas turbine facility 5, a steam turbine facility 7 and an arrangement recovery boiler (hereinafter referred to as "HRSG" Quot;) < / RTI >

석탄 가스화 노(3)의 상류측에는, 석탄 가스화 노(3)로 미분탄을 공급하는 석탄공급설비(10)가 마련되어 있다. 이 석탄공급설비(10)는, 원료탄을 분쇄하여 수μm~수백μm의 미분탄으로 하는 분쇄기(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 이 분쇄기에 의하여 분쇄된 미분탄이 복수의 호퍼(11)에 저장되도록 되어 있다.On the upstream side of the coal gasification furnace 3, there is provided a coal supply facility 10 for supplying pulverized coal to the coal gasification furnace 3. The coal feeder 10 is provided with a pulverizer (not shown) for pulverizing the raw coal to pulverize the pulverized coal to a size of several micrometers to several hundreds of micrometers so that the pulverized pulverized coal is stored in a plurality of the hoppers 11 .

각 호퍼(11)에 저장된 미분탄은, 일정 유량씩 공기분리설비(이하, “ASU”라고 함)(15)로부터 공급되는 질소가스와 함께 석탄 가스화 노(3)로 반송된다. ASU(15)는, 공기로부터 질소가스 및 산소가스를 분리하고, 이들을 석탄 가스화 노(3)로 공급하는 장치이며, 잉여 생성된 질소가스 및 산소가스를 각각 외부로 방풍하기 위한 밸브(15A, 15B)가 석탄 가스화 노(3)로의 공급라인에 마련되어 있다. 다만, 본 실시형태에 관한 IGCC 플랜트(1)는, 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이 질소가스 및 산소가스를 잉여 생성하지 않고, 방풍을 최소한으로 한다.The pulverized coal stored in each hopper 11 is returned to the coal gasification furnace 3 together with the nitrogen gas supplied from an air separation facility (hereinafter referred to as "ASU") 15 at a constant flow rate. The ASU 15 is a device for separating nitrogen gas and oxygen gas from air and supplying them to the coal gasification furnace 3 and is provided with valves 15A and 15B for blowing out excessively generated nitrogen gas and oxygen gas to the outside, ) Is provided in a supply line to the coal gasification furnace (3). However, the IGCC plant 1 according to the present embodiment does not excessively produce nitrogen gas and oxygen gas as described below in detail, and minimizes the wind wind.

석탄 가스화 노(3)는, 하방으로부터 상방으로 가스가 흘려 보내지도록 형성된 석탄 가스화부(3a)와, 석탄 가스화부(3a)의 하류측에 접속되어, 상방으로부터 하방으로 가스가 흘려 보내지도록 형성된 열교환부(3b)를 구비하고 있다.The coal gasification furnace 3 is provided with a coal gasification section 3a formed so as to allow the gas to flow upward from below and a gasification section 3a connected to the downstream side of the coal gasification section 3a and configured to perform heat exchange And a portion 3b.

석탄 가스화부(3a)에는, 하방으로부터, 컴버스터(13) 및 리덕터(14)가 마련되어 있다. 컴버스터(13)는, 미분탄 및 차콜의 일부분을 연소시켜 CO2를 생성하고, 나머지는 열분해에 의하여 휘발분(CO, H2,저급 탄화수소)으로서 방출시키는 부분이다. 컴버스터(13)에는 분류상이 채용되고 있다. 그러나, 컴버스터(13)는, 유동상식이나 고정상식이어도 상관없다.The coal gasification unit 3a is provided with a recoiler 13 and a reductor 14 from below. The combustor 13 burns a part of the pulverized coal and charcoal to generate CO 2 , and the remainder is discharged as volatile matter (CO, H 2 , lower hydrocarbon) by pyrolysis. The sorting phase is adopted in the comb buffer 13. However, the comb buffer 13 may be a floating common type or a fixed common type.

컴버스터(13) 및 리덕터(14)에는, 각각, 컴버스터버너(13a) 및 리덕터버너(14a)가 마련되어 있어, 컴버스터버너(13a) 및 리덕터버너(14a)에 대하여 석탄공급설비(10)로부터 미분탄이 공급된다.The recycle burner 13a and the reductor burner 14a are provided in the reclaimer 13 and the reductor 14 so that the reclaimed coal burner 13a and the reductor burner 14a are supplied with the coal supply equipment The pulverized coal is supplied from the pulverizer 10.

컴버스터버너(13a)에는, 가스터빈설비(5)의 공기압축기(5c)로부터 추기된 공기가 공기승압기(17) 및 산화제 공급로(8)를 통하여, ASU(15)에 있어서 분리된 산소가스와 함께 산화제로서 공급되도록 되어 있다. 이와 같이 컴버스터버너(13a)에는 산소 농도가 조정된 공기가 공급되도록 되어 있다. 다만, 공기압축기(5c)로부터 추기된 공기는, ASU(15)에 의하여 산소가 분리되고, 분리된 산소가 산화제 공급로(8)를 통하여, 컴버스터버너(13a)로 공급되어도 된다.The air added from the air compressor 5c of the gas turbine facility 5 is supplied to the burner 13a via the air booster 17 and the oxidant supply path 8 and is supplied to the ASU 15 through the oxygen gas As an oxidizing agent. Thus, the air with the oxygen concentration adjusted is supplied to the burner burner 13a. However, the air added from the air compressor 5c may be separated from the oxygen by the ASU 15, and the separated oxygen may be supplied to the burner 13a through the oxidant supply path 8. [

리덕터(14)에서는, 컴버스터(13)로부터의 고온 연소가스에 의하여 미분탄이 가스화된다. 이로써, 석탄으로부터 CO나 H2등의 기체연료가 되는 가연성 가스가 생성된다. 석탄 가스화 반응은, 미분탄 및 차콜 중의 탄소가 고온가스 중의 CO2및 H2O와 반응하여 CO나 H2를 생성하는 흡열 반응이다.In the reducer 14, the pulverized coal is gasified by the high-temperature combustion gas from the combuster 13. As a result, a combustible gas which is a gaseous fuel such as CO or H 2 is produced from coal. The coal gasification reaction is an endothermic reaction in which carbon in the pulverized coal and charcoal reacts with CO 2 and H 2 O in the high temperature gas to produce CO or H 2 .

석탄 가스화 노(3)는, 공기압축기(5c)로부터 공급되는 공급공기와 석탄을 반응시켜 가스를 생성한다. 구체적으로는, 석탄 가스화 노(3)의 열교환부(3b)에는, 복수의 열교환기(도시하지 않음)가 설치되어 있어, 리덕터(14)로부터 유도되는 생성가스로부터 현열(顯熱)을 얻어 증기를 발생시키도록 되어 있다. 열교환기에 있어서 발생한 증기는, 주로 증기터빈(7b)의 구동용 증기로서 이용된다. 열교환부(3b)를 통과한 생성가스는, 제진설비(20)로 유도된다. 이 제진설비(20)는, 포러스필터를 구비하고 있으며, 포러스필터에 생성가스를 통과시킴으로써 생성가스에 혼재하는 미연분을 포함하는 차콜을 포착하여 회수한다. 포착된 차콜은, 포러스필터에 퇴적되어 차콜층을 형성하고 있다. 차콜층에는, 생성가스에 포함되는 Na분 및 K분이 응축되어, 결과적으로 제진설비(20)에 있어서 Na분 및 K분도 제거된다.The coal gasification furnace 3 reacts with coal supplied from the air compressor 5c to generate a gas. Specifically, a plurality of heat exchangers (not shown) are provided in the heat exchanging section 3b of the coal gasification furnace 3 to obtain sensible heat from the generated gas derived from the reductant 14 So as to generate steam. The steam generated in the heat exchanger is mainly used as a steam for driving the steam turbine 7b. The product gas that has passed through the heat exchange section 3b is led to the damping facility 20. [ This damping facility 20 is provided with a porous filter for collecting and recovering charcoal containing unburned components mixed in the generated gas by passing the produced gas through the porous filter. The captured charcoal is deposited on a porous filter to form a charcoal layer. In the charcoal layer, the Na component and the K component contained in the product gas are condensed, and as a result, the Na component and the K component are also removed in the damping facility 20.

이와 같이 회수된 차콜은, ASU(15)로부터 공급되는 질소가스와 함께 석탄 가스화 노(3)의 차콜버너(21)로 반송되어 리사이클된다. 다만, 차콜과 함께 차콜버너(21)로 반송된 Na분 및 K분은, 최종적으로 용융된 미분탄의 재와 함께 석탄 가스화부(3a)의 하방으로부터 배출된다. 용융 배출된 재는 물로 급랭, 파쇄되어 유리 형상의 슬래그가 된다.The charcoal thus recovered is returned to the charcoal burner 21 of the coal gasification furnace 3 together with the nitrogen gas supplied from the ASU 15 and recycled. However, the Na component and the K component returned to the charcoal burner 21 together with the charcoal are discharged from the lower part of the coal gasification part 3a together with the finally melted pulverized coal ash. The molten discharged material is quenched and crushed with water to give a glassy slag.

제진설비(20)를 통과한 생성가스는, 가스정제설비(22)에 의하여 정제되어, 연료가스로서 가스터빈설비(5)의 연소기(5a)로 보내진다.The product gas that has passed through the damping facility 20 is purified by the gas purification facility 22 and sent to the combustor 5a of the gas turbine facility 5 as fuel gas.

가스터빈설비(5)는, 생성가스를 가스정제설비(22)에서 정제하여 얻어지는 연료가스가 연소되는 연소기(5a)와, 연소가스에 의하여 구동되는 가스터빈(5b)과, 연소기(5a)로 고압공기를 송출하는 공기압축기(5c)를 구비하고 있다. 가스터빈(5b)과 공기압축기(5c)는 동일한 회전축(5d)에 의하여 접속되어 있다. 공기압축기(5c)에 있어서 압축된 공기는, 추기되어 연소기(5a)와는 별도로 공기승압기(17)로도 유도되도록 되어 있다.The gas turbine facility 5 is provided with a combustor 5a in which a fuel gas obtained by purifying the produced gas in the gas purification facility 22 is combusted, a gas turbine 5b driven by the combustion gas, And an air compressor 5c for delivering high-pressure air. The gas turbine 5b and the air compressor 5c are connected by the same rotary shaft 5d. Compressed air in the air compressor 5c is added to be led to the air booster 17 separately from the combustor 5a.

가스터빈(5b)을 통과한 연소배기가스는, HRSG(30)로 유도된다.The combustion exhaust gas that has passed through the gas turbine 5b is led to the HRSG 30.

증기터빈설비(7)의 증기터빈(7b)은, 가스터빈설비(5)와 동일한 회전축(5d)에 접속되어 있어, 이른바 1축식의 컴바인드 시스템으로 되어 있다. 증기터빈(7b)에는, 석탄 가스화 노(3) 및 HRSG(30)로부터 고압 증기가 공급된다. 다만, 1축식의 컴바인드 시스템에 한정하지 않고, 2축식의 컴바인드 시스템이어도 상관없다.The steam turbine 7b of the steam turbine facility 7 is connected to the same rotary shaft 5d as the gas turbine facility 5 and is a so-called single-shaft type combined system. The steam turbine 7b is supplied with high pressure steam from the coal gasification furnace 3 and the HRSG 30. [ However, the present invention is not limited to a single-axis type combined system, but may be a two-axis type combined system.

가스터빈(5b) 및 증기터빈(7b)에 의하여 구동되는 회전축(5d)으로부터 전기를 출력하는 발전기(G)가, 증기터빈설비(7)를 사이에 두고 가스터빈설비(5)의 반대측에 마련되어 있다. 다만, 발전기(G)의 배치 위치에 대해서는, 이 위치에 한정되지 않고, 회전축(5d)으로부터 전기 출력이 얻어진다면 어느 위치여도 상관없다.A generator G for outputting electricity from a rotary shaft 5d driven by the gas turbine 5b and the steam turbine 7b is provided on the opposite side of the gas turbine installation 5 with the steam turbine installation 7 therebetween have. However, the arrangement position of the generator G is not limited to this position, and may be any position as long as an electric output is obtained from the rotary shaft 5d.

HRSG(30)는, 가스터빈(5b)으로부터의 연소배기가스에 의하여 증기를 발생시킴과 함께, 연소배기가스를 연돌(31)로부터 대기로 방출한다.The HRSG 30 generates steam by the combustion exhaust gas from the gas turbine 5b and discharges the combustion exhaust gas from the stack 31 to the atmosphere.

다음으로, 상기 구성의 석탄 가스화 노(3)를 적용한 IGCC 플랜트(1)의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation of the IGCC plant 1 to which the coal gasification furnace 3 having the above configuration is applied will be described.

원료탄은 분쇄기(도시하지 않음)로 분쇄된 후, 호퍼(11)로 유도되어 저장된다. 호퍼(11)에 저장된 미분탄은, ASU(15)에 있어서 분리된 질소가스와 함께, 리덕터버너(14a) 및 컴버스터버너(13a)로 공급된다. 또한, 차콜버너(21)로는, 제진설비(20)에 있어서 회수된 차콜이 공급된다.The raw coke is pulverized by a pulverizer (not shown) and then led to the hopper 11 and stored. The pulverized coal stored in the hopper 11 is supplied to the reductant burner 14a and the burner burner 13a together with the nitrogen gas separated in the ASU 15. Also, as the charcoal burner 21, the charcoal recovered in the damping facility 20 is supplied.

컴버스터버너(13a)의 연소용 기체로서는, 가스터빈설비(5)의 공기압축기(5c)로부터 추기되어, 공기승압기(17)에 의하여 추가로 승압된 압축공기에, ASU(15)에 있어서 분리된 산소가스가 첨가되어 사용된다. 컴버스터(13)에서는, 미분탄 및 차콜이 연소용 공기에 의하여 부분 연소되어 CO2를 생성하고, 잔부는 휘발분(CO, H2,저급 탄화수소)으로 열분해된다.The combustion gas of the combustion burner 13a is discharged from the air compressor 5c of the gas turbine facility 5 to the compressed air further boosted by the air booster 17, Oxygen gas is added and used. In the combustor 13, the pulverized coal and the charcoal are partially burned by the combustion air to produce CO 2 , and the remainder is pyrolyzed into volatile components (CO, H 2 , lower hydrocarbon).

리덕터(14)에서는, 리덕터버너(14a)로부터 공급된 미분탄 및 컴버스터(13) 내에서 휘발분을 방출한 차콜이, 컴버스터(13)로부터 상승한 고온가스에 의하여 가스화되어, CO나 H2등의 가연성 가스가 생성된다.The pulverized coal supplied from the reductant burner 14a and the charcoal which has discharged the volatile component in the reclaimer 14 are gasified by the hot gas rising from the combuster 13 and CO and H 2 A flammable gas is generated.

리덕터(14)를 통과한 생성가스는, 석탄 가스화 노(3)의 열교환부(3b)를 통과하면서 각 열교환기에 그 현열을 부여하여, 증기를 발생시킨다. 열교환부(3b)에서 발생시킨 증기는, 주로 증기터빈(7b)의 구동을 위하여 이용된다.The generated gas that has passed through the reducer 14 passes through the heat exchanging section 3b of the coal gasification furnace 3 and gives the sensible heat to each heat exchanger to generate steam. The steam generated in the heat exchange portion 3b is mainly used for driving the steam turbine 7b.

열교환부(3b)를 통과한 생성가스는, 제진설비(20)로 유도되어 차콜이 회수된다. 생성가스 중의 Na분 및 K분은, 여기에서 응축되어 차콜에 포함되게 된다. 회수된 Na분 및 K분을 포함하는 차콜은, 석탄 가스화 노(3)로 반송된다.The generated gas that has passed through the heat exchange portion 3b is led to the damping facility 20 to recover the charcoal. The Na component and the K component in the product gas are condensed here and contained in the charcoal. The charcoal containing the recovered Na component and K component is returned to the coal gasification furnace (3).

제진설비(20)를 통과한 생성가스는, 가스정제설비(22)에서 정제된 후 가스터빈설비(5)의 연소기(5a)로 유도되어, 공기압축기(5c)로부터 공급되는 압축공기와 함께 연소된다. 이 연소가스에 의하여 가스터빈(5b)이 회전되어, 회전축(5d)이 구동된다.The generated gas that has passed through the damping facility 20 is purified in the gas purification facility 22 and then led to the combustor 5a of the gas turbine installation 5 to be burned together with the compressed air supplied from the air compressor 5c do. The gas turbine 5b is rotated by the combustion gas, and the rotating shaft 5d is driven.

가스터빈(5b)을 통과한 연소배기가스는, HRSG(30)로 유도되고, 이 연소배기가스의 현열을 이용함으로써 증기가 발생된다. HRSG(30)에 있어서 발생한 증기는, 주로 증기터빈(7b)의 구동을 위하여 이용된다.The combustion exhaust gas that has passed through the gas turbine 5b is led to the HRSG 30, and steam is generated by utilizing the sensible heat of the exhaust exhaust gas. The steam generated in the HRSG 30 is mainly used for driving the steam turbine 7b.

증기터빈(7b)은, 석탄 가스화 노(3)로부터의 증기 및 HRSG(30)로부터의 증기에 의하여 회전되어, 가스터빈설비(5)와 동일한 회전축(5d)을 구동시킨다. 회전축(5d)의 회전력은, 발전기(G)에 의하여 전기 출력으로 변환된다.The steam turbine 7b is rotated by the steam from the coal gasification furnace 3 and the steam from the HRSG 30 to drive the same rotary shaft 5d as the gas turbine installation 5. The rotational force of the rotary shaft 5d is converted into an electric output by the generator G. [

도 2는, 석탄 가스화 노(3)가 가지는 슬래그 용융버너(40)로 공급되는 가스의 경로를 나타내는 도이다. 도 2는, 슬래그 용융버너(40)와 함께 컴버스터버너(13a)로 공급되는 가스의 경로도 나타낸다.2 is a view showing the path of gas supplied to the slag melt burner 40 of the coal gasification furnace 3. As shown in Fig. Fig. 2 also shows the path of gas supplied to the burner burner 13a together with the slag melt burner 40. Fig.

도 2에 나타나는 바와 같이, 컴버스터버너(13a)로는 석탄공급설비(10)로부터의 석탄, 공기승압기(17)로부터의 공기 및 ASU(15)에서 제조된 산소가스가 공급된다. 또, 슬래그 용융버너(40)로는 연료가스와 함께 ASU(15)에서 제조된 산소가스가 공급된다.As shown in Fig. 2, the coal from the coal feeder 10, the air from the air booster 17, and the oxygen gas produced by the ASU 15 are supplied to the burner 13a. The slag melt burner 40 is supplied with the oxygen gas produced by the ASU 15 together with the fuel gas.

컴버스터버너(13a)로의 공기의 공급라인에는 유량조정밸브(42a)가 마련되고, 컴버스터버너(13a)로의 산소가스의 공급라인에는 유량조정밸브(42b)가 마련되며, 슬래그 용융버너(40)로의 산소가스의 공급라인에는 유량조정밸브(42c)가 마련되어 있다.A flow rate regulating valve 42a is provided in the air supply line to the burner burner 13a and a flow rate regulating valve 42b is provided in the oxygen gas supply line to the burner burner 13a. ) Is provided with a flow rate regulating valve 42c.

다만, 차콜버너(21)로의 공기의 공급라인에도 유량조정밸브(42a)와 동일한 유량조정밸브가 마련되어 있고, 차콜버너(21)로의 산소가스의 공급라인에도 유량조정밸브(42b)와 동일한 유량조정밸브가 마련되어 있다.The air supply line to the charcoal burner 21 is also provided with the same flow rate regulating valve as that of the flow rate regulating valve 42a and the same flow rate regulating valve 42b as that of the flow rate regulating valve 42b is provided to the oxygen gas supply line to the charcoal burner 21. [ A valve is provided.

도 3은, IGCC 플랜트(1)의 제어를 담당하는 제어장치(50)의 기능을 나타내는 블록도이다. 다만, 도 3에서는, 석탄 가스화 노(3)로의 가스 공급에 관한 제어에 관한 기능을 나타내고 있다.3 is a block diagram showing the function of the control device 50 that controls the IGCC plant 1. As shown in Fig. Fig. 3 shows a function related to control of gas supply to the coal gasification furnace 3.

제어장치(50)는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory) 및 컴퓨터 독취 가능한 기록매체 등으로 구성되어 있다. 그리고, 후술하는 공기분리량 결정부(52), 필요 산화제 유량 결정부(54), 추기량 결정부(56) 및 버너밸브 개방도 결정부(58)의 각종 기능을 실현하기 위한 일련의 처리는, 일례로서, 프로그램의 형식으로 기록매체 등에 기록되어 있으며, 이 프로그램을 CPU가 RAM 등에 독출하여, 정보의 가공·연산처리를 실행함으로써, 각종 기능이 실현된다.The control device 50 is constituted by, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory) and a computer readable recording medium. A series of processes for realizing various functions of the air separation amount determining unit 52, required oxidizer flow amount determining unit 54, follow amount determining unit 56, and burner valve opening degree determining unit 58, which will be described later, For example, the program is recorded on a recording medium or the like in the form of a program. Various functions are realized by reading out the program from a CPU to a RAM and executing processing and arithmetic processing of information.

공기분리량 결정부(52)는, ASU(15)에 의한 질소가스의 제조량(유량)을, IGCC 플랜트(1)의 운전 부하에 따라 결정한다. 다만, 질소가스의 제조량에 따라, ASU(15)에 의한 산소가스의 제조량(유량)도 일률적으로 결정된다.The air separation amount determination unit 52 determines the production amount (flow rate) of the nitrogen gas by the ASU 15 in accordance with the operation load of the IGCC plant 1. However, the production amount (flow rate) of the oxygen gas by the ASU 15 is uniformly determined according to the production amount of the nitrogen gas.

필요 산화제 유량 결정부(54)는, IGCC 플랜트(1)의 운전 부하에 따른 석탄 가스화 노(3)가 필요로 하는 산화제 유량(이하, “필요 산화제 유량”이라고 함)을 결정한다.The required oxidizing agent flow rate determination section 54 determines an oxidizing agent flow rate (hereinafter referred to as " required oxidizing agent flow rate ") required by the coal gasification furnace 3 in accordance with the operation load of the IGCC plant 1.

추기량 결정부(56)는, ASU(15)에 의한 산소가스의 제조량과 필요 산소량의 차분, 즉 필요 산화제 유량의 부족분에 근거하여, 부족한 산소가스량을 충족시키는 공기 유량을 산출하여, 가스터빈설비(5)가 구비하는 공기압축기(5c)로부터 석탄 가스화 노(3)로의 추기량을 결정한다. 즉, 석탄 가스화 노(3)로 공급되는 산화제의 합계량은, 가스터빈설비(5)로부터 추기되는 공기량에 따라 조정된다.Based on the difference between the oxygen gas production amount and the required oxygen amount by the ASU 15, that is, the shortage of the required oxidizing agent flow rate, the addition amount determination unit 56 calculates the air flow rate that satisfies the oxygen gas amount that is insufficient, The amount of churning from the air compressor 5c provided in the coal gasification furnace 5 to the coal gasification furnace 3 is determined. That is, the total amount of the oxidizing agent supplied to the coal gasification furnace 3 is adjusted in accordance with the amount of air added from the gas turbine equipment 5. [

버너밸브 개방도 결정부(58)는, 각종 버너로의 가스의 공급라인에 마련되어 있는 유량조정밸브(유량조정밸브(42a, 42b, 42c) 등)의 개방도를 결정한다.The burner valve opening degree determining section 58 determines the opening degree of the flow rate adjusting valves (the flow rate adjusting valves 42a, 42b, 42c, etc.) provided on the gas supply lines to the various burners.

도 4는, 제어장치(50)에서 실행되는 산소량의 결정에 관한 처리(이하, “산소량 결정처리”라고 함)의 흐름을 나타내는 플로차트이다.4 is a flow chart showing the flow of processing relating to determination of the oxygen amount to be executed in the control device 50 (hereinafter referred to as " oxygen amount determination processing ").

먼저, 스텝 100에서는, IGCC 플랜트(1)의 운전 부하를 나타내는 지표로서, IGCC 플랜트(1)에 대한 출력지령(본 실시형태에서는 발전 출력지령치, 이하, “MWD”라고 함)을 결정한다.First, in step 100, an output command (a power generation output command value, hereinafter referred to as " MWD ") for the IGCC plant 1 is determined as an index indicative of an operation load of the IGCC plant 1.

여기에서, IGCC 플랜트(1)의 운전 부하를 나타내는 지표로서, MWD 이외에, 예를 들면 석탄 가스화 노(3)로 투입되는 입열을 규정하는 파라미터인 가스화 노 입력지령(이하, “GID”라고 함)이 있다. MWD는, GID에 비하여, 보다 안정된 값을 나타내므로, ASU(15)에 의한 질소가스 및 산소가스의 제조량도 보다 안정된 것이 된다.Herein, as an index indicating the operation load of the IGCC plant 1, a gasification furnace input command (hereinafter referred to as " GID "), which is a parameter for defining the heat input to the coal gasification furnace 3, . Since the MWD exhibits a more stable value than the GID, the production amount of the nitrogen gas and the oxygen gas by the ASU 15 becomes more stable.

다음 스텝 102에서는, 결정된 MWD에 근거한 ASU(15)에 의한 질소가스의 제조량을 결정한다.In the next step 102, the amount of nitrogen gas produced by the ASU 15 based on the determined MWD is determined.

도 5는, MWD와 질소가스의 소비량의 관계를 나타내는 그래프이다. 석탄 및 차콜을 가스화 노(13)로 반송하기 위한 질소가스의 소비량은, 과도적인 변동에 의하여, 도 5에 나타나는 바와 같이 폭을 가지고 있다. 이로 인하여 스텝 104에서는, 그 폭의 최대치를 ASU(15)에 의한 질소가스의 제조량으로서 결정한다. 다만, MWD가 클수록, 질소가스의 제조량은 많아진다.5 is a graph showing the relationship between MWD and the consumption amount of nitrogen gas. The consumption amount of nitrogen gas for conveying coal and charcoal to the gasification furnace 13 has a width as shown in Fig. 5 due to the transient fluctuation. Thus, in step 104, the maximum value of the width is determined as the production amount of nitrogen gas by the ASU 15. [ However, the larger the MWD, the greater the production of nitrogen gas.

다음 스텝 104에서는, 산소가스의 제조량을 결정한다.In the next step 104, a production amount of oxygen gas is determined.

도 6은, 질소가스의 제조량과 산소가스의 제조량의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 질소가스의 제조량에 따라 산소가스의 제조량이 ASU(15)의 특성에 따라 일률적으로 결정된다.6 is a graph showing the relationship between the production amount of nitrogen gas and the production amount of oxygen gas. As shown in Fig. 6, the production amount of oxygen gas is uniformly determined according to the characteristics of the ASU 15 according to the production amount of nitrogen gas.

도 7은, MWD와 산소가스의 제조량의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7에 나타나는 바와 같이, 산소가스의 제조량은, MWD에 대한 함수로서 설정되게 된다. 이 설정된 함수를 이용함으로써, 제어장치(50)는, 간단히 산소가스의 제조량을 결정할 수 있다.7 is a graph showing the relationship between the MWD and the production amount of oxygen gas. As shown in Fig. 7, the production amount of oxygen gas is set as a function of MWD. By using this set function, the control device 50 can easily determine the amount of oxygen gas production.

다만, 스텝 102, 104의 처리는, 공기분리량 결정부(52)의 기능에 상당한다.However, the processing of steps 102 and 104 corresponds to the function of the air separation amount determination unit 52. [

또, 스텝 100의 다음 스텝 106에서는, MWD에 근거하여 필요 산화제 유량을 산출한다. 스텝 106은, 스텝 102, 104에 병행하여 행해진다.In the next step 106 of the step 100, the necessary oxidizing agent flow rate is calculated based on the MWD. The step 106 is performed in parallel to the steps 102 and 104.

다만, 스텝 106의 처리는, 필요 산화제 유량 결정부(54)의 기능에 상당한다.However, the processing of step 106 corresponds to the function of the required oxidant flow rate determiner 54. [

스텝 104, 106의 다음 스텝 108에서는, 필요 산화제 유량의 부족분을 산출한다. 본 실시형태에 관한 IGCC 플랜트(1)는, 제조한 산소가스의 전량을 석탄 가스화 노(3)로 공급하지만, 필요 산화제 유량의 전체를 제조한 산소가스로 조달할 수 있을지는 알 수 없기 때문에, 필요 산화제 유량의 부족분을 산출한다.In the next step 108 of the steps 104 and 106, the deficiency of the necessary oxidizing agent flow rate is calculated. The IGCC plant 1 according to the present embodiment supplies the entire amount of the produced oxygen gas to the coal gasification furnace 3, but it is not known whether or not the entire amount of the necessary oxidizing agent can be supplied by the produced oxygen gas. The deficiency of the required oxidant flow rate is calculated.

다음 스텝 110에서는, 필요 산화제 유량의 부족분에 근거하여, 공기압축기(5c)로부터 석탄 가스화 노(3)로의 추기량을 결정한다.In the next step 110, the amount of carburetion from the air compressor 5c to the coal gasification furnace 3 is determined based on the shortage of the required oxidizing agent flow rate.

이로써, 석탄 가스화 노(3)의 공기비 제어는, 가스터빈(5b)으로부터 추기된 공기에 의하여 조정되게 되며, 산소 농도 자체는 제어되지 않게 된다.Thereby, the air ratio control of the coal gasification furnace 3 is controlled by the air added from the gas turbine 5b, and the oxygen concentration itself is not controlled.

다만, 스텝 108, 110의 처리는, 추기량 결정부(56)의 기능에 상당한다.However, the processing of steps 108 and 110 corresponds to the function of the amount-of-addition determination unit 56. [

이와 같이, 제어장치(50)는, MWD에 근거하여 ASU(15)를 운전하여, 제조한 산소가스 및 질소가스의 전량을 석탄 가스화 노(3)로 공급하며, 산출한 추기량에 근거하여 공기압축기(5c)로부터 석탄 가스화 노(3)로 공기를 공급한다.In this way, the control device 50 operates the ASU 15 based on the MWD, supplies all of the produced oxygen gas and nitrogen gas to the coal gasification furnace 3, And air is supplied from the compressor 5c to the coal gasifier 3.

따라서, IGCC 플랜트(1)는, 질소가스와 함께 산소가스를 잉여 제조하지 않고, 제조된 산소가스의 전량이 석탄 가스화 노(3)로 공급되므로, 공기로부터 제조된 산소가스의 방풍을 최소한으로 할 수 있다.Therefore, the IGCC plant 1 does not excessively produce the oxygen gas together with the nitrogen gas, and the entire amount of the produced oxygen gas is supplied to the coal gasification furnace 3, so that the wind pressure of the oxygen gas produced from the air is minimized .

다음으로, 슬래그 용융버너(40)를 이용하는 경우에 있어서의 유량조정밸브(42a, 42b, 42c)의 개방도 제어에 대하여 설명한다.Next, the opening control of the flow rate adjusting valves 42a, 42b and 42c in the case of using the slag melt burner 40 will be described.

본 실시형태에 관한 IGCC 플랜트(1)는, 슬래그 용융버너(40)가 이용되는 경우, 제조된 산소가스가, 컴버스터버너(13a) 및 차콜버너(21)보다 우선적으로 슬래그 용융버너(40)로 공급된다. 이로써, IGCC 플랜트(1)는, 슬래그 용융버너(40)로 상시 산소가스를 공급할 필요가 없어진다. 혹은, 슬래그 용융버너(40)에서 사용되는 산소가스의 양을 고려하여, 상시 산소가스를 방풍할 필요가 없어진다.The IGCC plant 1 according to the present embodiment is configured such that when the slag melt burner 40 is used, the produced oxygen gas is supplied to the slag melt burner 40 prior to the burning of the burner 21 and the burner 21, . As a result, the IGCC plant 1 does not need to always supply oxygen gas to the slag melt burner 40. Alternatively, it is not necessary to wind the oxygen gas at all times in consideration of the amount of oxygen gas used in the slag melt burner 40.

도 8은, 슬래그 용융버너(40)를 이용하는 경우에 있어서의 유량조정밸브(42a, 42b, 42c)의 개방도의 변화를 나타내는 도이다.Fig. 8 is a diagram showing changes in the opening degree of the flow rate adjusting valves 42a, 42b and 42c when the slag melting burner 40 is used.

슬래그 용융버너(40)를 이용하는 경우에는, 연료가스가 슬래그 용융버너(40)로 공급됨과 함께, 유량조정밸브(42c)가 개방되어, ASU(15)에서 제조된 산소가스가 슬래그 용융버너(40)로 공급된다.When the slag melt burner 40 is used, the fuel gas is supplied to the slag melt burner 40 and the flow rate adjusting valve 42c is opened so that the oxygen gas produced in the ASU 15 is supplied to the slag melt burner 40 ).

이 경우, 유량조정밸브(42c)를 흐르는 산소가스 유량에 따라, 컴버스터버너(13a)로의 산소가스 유량을 조정하는 유량조정밸브(42b)는 조여진다. 한편, 컴버스터버너(13a)로의 공기 유량을 조정하는 유량조정밸브(42a)의 개방도는, 변화하지 않는다. 즉, 컴버스터버너(13a)로의 산화제 유량은 일시적으로 저하된다.In this case, the flow regulating valve 42b for regulating the flow rate of the oxygen gas to the regeneration burner 13a is tightened in accordance with the flow rate of the oxygen gas flowing through the flow regulating valve 42c. On the other hand, the opening degree of the flow rate adjusting valve 42a for adjusting the air flow rate to the burner 13a does not change. That is, the oxidizer flow rate to the burner burner 13a temporarily decreases.

도 9는, 슬래그 용융버너(40)를 이용하는 경우에 있어서의 유량조정밸브(42a, 42b, 42c)의 개방도의 변화의 다른 형태를 나타내는 도이다.9 is a view showing another form of change in opening degree of the flow rate adjusting valves 42a, 42b, 42c when the slag melting burner 40 is used.

도 9에 나타나는 형태에서는, 슬래그 용융버너(40)를 이용하는 경우, 유량조정밸브(42b)를 조임으로써 감소한 산소가스량을 보충하도록, 유량조정밸브(42a)가 개방된다. 이로써, 컴버스터버너(13a)로 공급되는 산화제에 포함되는 산소량이 유지된다.9, in the case of using the slag melt burner 40, the flow rate regulating valve 42a is opened so as to supplement the reduced oxygen gas amount by tightening the flow rate regulating valve 42b. Thereby, the amount of oxygen contained in the oxidizing agent supplied to the burner 13a is maintained.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 IGCC 플랜트(1)는, 공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 ASU(15), 산화제를 이용하여 석탄을 가스화시키는 석탄 가스화 노(3), 및 석탄 가스화 노(3)에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비(22)에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈(5b)을 구비한다. IGCC 플랜트(1)의 제어장치(50)는, ASU(15)에 의하여 제조되는 질소가스의 제조량을, IGCC 플랜트(1)의 운전 부하에 따라 결정하는 공기분리량 결정부(52)를 구비하고, 결정된 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량을, 석탄 가스화 노(3)로 공급시킨다.As described above, the IGCC plant 1 according to the present embodiment includes an ASU 15 for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a coal gasification furnace 3 for gasifying coal using an oxidizing agent, And a gas turbine (5b) which drives the fuel gas obtained by purifying the gas produced by the furnace (3) in the gas purification facility (22) by combustion gas burned. The control device 50 of the IGCC plant 1 is provided with an air separation amount determination section 52 for determining the production amount of the nitrogen gas produced by the ASU 15 in accordance with the operation load of the IGCC plant 1 , And the entire amount of oxygen gas produced as a byproduct of the determined amount of nitrogen gas is supplied to the coal gasification furnace (3).

따라서, IGCC 플랜트(1)는, 공기로 제조된 산소가스의 방풍을 최소한으로 할 수 있다.Therefore, the IGCC plant 1 can minimize the wind wind of the oxygen gas produced by the air.

(변형예 1) (Modified Example 1)

상기 실시형태의 제어에 더하여 제어장치(50)는, IGCC 플랜트(1)의 운전모드를, IGCC 플랜트(1)가 정정 상태인 경우, 공기비를 고정으로 하는 공기비 고정모드로 하고, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량 또는 IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동한 경우, 공기비를 변동 가능하게 하는 공기비 변동모드로 해도 된다. 다만, 공기비는, 탄소 함유 연료의 이론 연소 산화제 유량에 대하여 석탄 가스화 노(3)로 공급되는 산화제 유량의 비이다.The control device 50 sets the operation mode of the IGCC plant 1 to the air ratio fixed mode in which the air ratio is fixed when the IGCC plant 1 is in the corrected state, 3) or the load of the IGCC plant 1 fluctuates, the air ratio may be changed. However, the air ratio is the ratio of the oxidizing agent flow rate supplied to the coal gasification furnace 3 to the theoretical combustion oxidizing agent flow rate of the carbon-containing fuel.

석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량이 변동한 경우(도 10 참조)나 IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동한 경우(도 11 참조)에도, 종래에는, IGCC 플랜트(1)가 정정 상태인 경우와 변함없이, 공기비를 고정한 공기비 고정모드로 제어하고 있었다. 다만, 공기비를 고정한 제어란, 바꾸어 말하면 공기비를 일정하게 유지하는 제어이다. 그러나, 공기비를 고정함으로써, 석탄 가스화 노(3)에 있어서의 다른 제어량(예를 들면 산화제 유량)에 오버슈트가 발생하여, IGCC 플랜트(1) 전체의 제어가 안정되는 데 시간을 필요로 하는 경우가 있었다.In the case where the operation amount of the coal gasification furnace 3 varies (see FIG. 10) or the load of the IGCC plant 1 varies (see FIG. 11), conventionally, when the IGCC plant 1 is in the corrected state And constantly controlling the air ratio fixed mode in which the air ratio is fixed. However, the control for fixing the air ratio is, in other words, the control for keeping the air ratio constant. However, when the air ratio is fixed, an overshoot occurs in another control amount (for example, oxidizing agent flow rate) in the coal gasification furnace 3 and a time is required for the control of the entire IGCC plant 1 to be stabilized .

따라서, 제어장치(50)는, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량의 변동 또는 IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동한 경우, 공기비 고정모드로부터 공기비를 변동 가능하게 하는 공기비 변동모드로 운전모드를 전환한다.Therefore, when the fluctuation of the operation state amount of the coal gasification furnace 3 or the load of the IGCC plant 1 is changed, the controller 50 sets the operation mode to the air ratio variation mode in which the air ratio can be changed from the air ratio fixing mode Switch.

석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량 또는 IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동한 경우, 공기비 변동모드가 됨으로써, 산화제 유량이 부하에 따라 변동하므로, 산화제 유량의 오버슈트가 억제된다. 또, 산화제 유량의 오버슈트가 억제됨으로써, 석탄 가스화 노(3)로 공급되는 탄소 함유 연료량에 대한 산화제 유량이 작아지기 때문에, 석탄 가스화 노(3)에서 생성되는 가스 중의 가연성 가스(예를 들면 CO)의 생성량이 증가하므로 생성가스 발열량이 종래에 비하여 보다 빠르게 증가하여, 보다 단시간에 IGCC 플랜트(1)가 정정상태가 된다.When the operating state amount of the coal gasification furnace 3 or the load of the IGCC plant 1 fluctuates, the oxidizing agent flow rate fluctuates with the load due to the air ratio fluctuation mode, so that the overshoot of the oxidizing agent flow rate is suppressed. Since the overshoot of the oxidizer flow rate is suppressed, the flow rate of the oxidizer relative to the amount of the carbon-containing fuel supplied to the coal gasification furnace 3 becomes small. Therefore, the combustible gas (for example, CO ) Is increased, so that the calorific value of the generated gas is increased more rapidly than in the past, and the IGCC plant 1 is in a corrected state in a shorter time.

또, 산화제 유량의 오버슈트가 억제되기 때문에, 산화제의 공급설비인 공기승압기(17)의 용량에 대하여 고려하는 오버슈트 허용 오차가 작아지므로, 공기승압기(17)의 용량을 종래에 비하여 작게 할 수 있다. 또, 오버슈트 허용 오차가 작아질수록, 공기승압기(17)의 설비계획점과 통상 운전 시의 운전점에 차이가 나는 것이 억제된다.Since the overshoot of the oxidizer flow rate is suppressed, the overshoot tolerance to be taken into account with respect to the capacity of the air booster 17, which is an oxidizing agent supply apparatus, is reduced. Therefore, the capacity of the air booster 17 can be made smaller have. Further, the smaller the overshoot tolerance is, the more the difference between the equipment planning point of the air booster 17 and the operating point during normal operation is suppressed.

따라서, IGCC 플랜트(1)는, 공기승압기(17)의 용량을 증가시키지 않고, 또한 플랜트 전체의 제어를 신속하게 안정시킬 수 있다.Therefore, the IGCC plant 1 can quickly stabilize the control of the entire plant without increasing the capacity of the air booster 17. [

여기에서, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량이 변동하는 원인, 바꾸어 말하면 IGCC 플랜트(1)의 발전 출력에 헌팅이 발생하는 원인은, 이하와 같다.Here, the reason why the operating state amount of the coal gasification furnace 3 fluctuates, in other words, the hunting occurs in the power generation output of the IGCC plant 1 is as follows.

가스터빈(5b)으로의 연료 공급량이 증가하면, 도 10의 가스화 노 압력의 시간 변화의 영역(A)으로 나타나는 바와 같이, 실제 가스화 노 압력(계측치)과 가스화 노 압력의 설정치의 편차가 확대된다. 이에 따라, 도 10의 산화제 유량의 시간 변화의 영역(B)으로 나타나는 바와 같이, 가스터빈(5b)의 공기압축기(5c)로부터의 추기량이 증가하여, IGCC 플랜트(1)의 발전 출력이 감소한다.As the amount of fuel supplied to the gas turbine 5b increases, the deviation of the actual gasification furnace pressure (measured value) and the set value of the gasifier pressure increases, as indicated by the time-varying region A of the gasifier furnace pressure in Fig. 10 . Thus, as shown by the time-varying region B of the oxidant flow rate in Fig. 10, the amount of the withdrawal of the gas turbine 5b from the air compressor 5c increases, and the power generation output of the IGCC plant 1 decreases .

즉, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량이 변동하는 원인은, 가스화 노 압력의 계측치와 가스화 노 압력의 설정치의 편차가 커지는 것에 있다고 생각된다. 다만, IGCC 플랜트(1)가 정정 상태인 경우에는, 가스화 노 압력의 설정치와의 편차는 0이거나 또는 작다.That is, the fluctuation of the operating state amount of the coal gasification furnace 3 is considered to be caused by a large deviation between the measured value of the gasifier pressure and the set value of the gasifier pressure. However, when the IGCC plant 1 is in the corrected state, the deviation from the set value of the gasifier pressure is zero or small.

따라서, 제어장치(50)는, 가스화 노 압력의 계측치와 가스화 노 압력의 설정치의 편차가 정정 시에 비하여 커진 경우에, IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동했다고 판단하여, 운전모드를 공기비 변동모드로 설정한다.Therefore, when the deviation between the measured value of the gasifier pressure and the set value of the gasifier pressure is larger than that at the time of correction, the control device 50 judges that the load of the IGCC plant 1 has changed and sets the operation mode to the air ratio variation mode .

또, IGCC 플랜트(1)로서, 증기터빈설비(7)의 구동축이 가스터빈(5b)의 구동축과 동일한 축이 아닌 플랜트가 있다. 이와 같은 IGCC 플랜트(1)에서는, IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동한 경우를, 가스터빈(5b)의 출력이 증가하지 않으면서, GID가 증가하는 경우로 한다. GID가 증가하면, 도 10의 석탄 유량의 시간 변화의 영역(C)으로 나타나는 바와 같이, 석탄 유량이 증가한다.As the IGCC plant 1, there is a plant in which the drive shaft of the steam turbine facility 7 is not on the same axis as the drive shaft of the gas turbine 5b. In this IGCC plant 1, the case where the load of the IGCC plant 1 fluctuates is assumed to be a case in which the GID increases without increasing the output of the gas turbine 5b. As the GID increases, the coal flow rate increases, as indicated by the region C of time variation of the coal flow rate in Fig.

이와 같은 IGCC 플랜트(1)의 제어장치(50)는, 가스터빈(5b)의 출력이 증가하지 않으면서, GID가 증가한 경우에, IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동되었다고 판단하여, 운전모드를 공기비 변동모드로 설정한다.The control device 50 of the IGCC plant 1 judges that the load of the IGCC plant 1 has changed when the GID increases without increasing the output of the gas turbine 5b, Air ratio variation mode.

(변형예 2) (Modified example 2)

상기 실시형태의 제어에 더하여 제어장치(50)는, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량의 변동 또는 IGCC 플랜트(1)의 부하의 변동에 따라, 공기비가 미리 정해진 설정치로부터 차이가 나는 것을 허용하여, 석탄 가스화 노(3)로 공급하는 산화제 유량을 소정의 상한치 내에서 제어한다.In addition to the control of the above embodiment, the control device 50 allows the air ratio to differ from the predetermined set value in accordance with the variation of the operation state amount of the coal gasification furnace 3 or the variation of the load of the IGCC plant 1 , And controls the flow rate of the oxidizing agent supplied to the coal gasification furnace (3) within a predetermined upper limit value.

석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량이 변동한 경우나 IGCC 플랜트(1)의 부하가 변동한 경우에도, 종래에는, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태를 일정하게 유지할 수 있도록 공기비를 미리 정해진 설정치로 유지하도록 제어하고 있었다. 그러나, 공기비를 일정하게 유지함으로써, 석탄 가스화 노(3)에 있어서의 다른 제어량(예를 들면 산화제 유량)에 오버슈트가 발생하여, IGCC 플랜트(1) 전체의 제어가 안정되는 데 시간을 필요로 하는 경우가 있었다.Conventionally, even when the operating state of the coal gasification furnace 3 fluctuates or the load of the IGCC plant 1 fluctuates, conventionally, the air ratio is set to a predetermined value Respectively. However, by keeping the air ratio constant, overshoots occur in other control amounts (for example, oxidant flow rates) in the coal gasification furnace 3, and it takes time to stabilize the control of the entire IGCC plant 1 .

따라서, 제어장치(50)는, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량의 변동 또는 IGCC 플랜트(1)의 부하의 변동에 따라, 과도적인 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태의 변동을 허용하여, 즉 공기비가 미리 정해진 설정치로부터 차이가 나는 것을 허용하여, 석탄 가스화 노(3)로 공급하는 산화제 유량을 소정의 상한치 내에서 제어한다(도 10, 11의 산화제 유량의 시간 변화를 참조). 다만, 상한치는, 공기압축기(5c)가 석탄 가스화 노(3)로 송기 가능한 풍량에 근거한다. 구체적으로는, 상한치는, 공기압축기(5c)의 최대 풍량에 대하여 허용 오차가 있는 값이다. 또, 미리 정해진 설정치로부터의 차이의 허용 범위는, 예를 들면 설정치에 대한 상대비로 3%, 바람직하게는 5%이다.Therefore, the control device 50 permits the fluctuation of the operating state of the coal gasification furnace 3 transiently in accordance with the fluctuation of the operation state quantity of the coal gasification furnace 3 or the fluctuation of the load of the IGCC plant 1, That is, the air ratio is allowed to differ from a predetermined set value, so that the flow rate of the oxidizing agent supplied to the coal gasification furnace 3 is controlled within a predetermined upper limit value (see time variation of the oxidizing agent flow rate in FIGS. However, the upper limit value is based on the air volume that the air compressor 5c can send to the coal gasification furnace 3. Specifically, the upper limit value is a value with a tolerance to the maximum air volume of the air compressor 5c. The allowable range of the difference from the predetermined set value is, for example, 3%, preferably 5%, relative to the set value.

석탄 가스화 노(3)로 공급하는 산화제 유량의 제어량에 적극적으로 상한치가 마련됨으로써, 산화제 유량의 오버슈트가 억제된다. 또, 상한치가 마련됨으로써, 석탄 가스화 노(3)로 공급되는 탄소 함유 연료량에 대한 산화제 유량이 작아지기 때문에, 석탄 가스화 노(3)에서 생성되는 가스 중의 가연성 가스(예를 들면 CO)의 생성량이 증가하므로 생성가스 발열량이 종래에 비하여 보다 빠르게 증가하여, 보다 단시간에 IGCC 플랜트(1)가 정정상태가 된다.The upper limit value is positively set in the control amount of the oxidizing agent flow rate supplied to the coal gasification furnace 3, whereby the overshoot of the oxidizing agent flow rate is suppressed. Further, since the upper limit is provided, the amount of the combustible gas (for example, CO) in the gas produced in the coal gasification furnace 3 becomes smaller than the amount of the oxidizing agent in the gas produced in the coal gasification furnace 3 So that the calorific value of the generated gas increases more rapidly than in the past, and the IGCC plant 1 is in a corrected state in a shorter time.

또, 상한치가 마련됨으로써, 산화제 유량의 오버슈트가 억제되기 때문에, 공기승압기(17)의 용량에 대하여 고려하는 오버슈트 허용 오차가 작아지므로, 공기승압기(17)의 용량을 종래에 비하여 작게 할 수 있다. 또, 오버슈트 허용 오차가 작아질수록, 공기승압기(17)의 설비계획점과 통상 운전 시의 운전점에 차이가 나는 것이 억제된다.Since the overshoot of the oxidizer flow rate is suppressed by providing the upper limit value, the overshoot tolerance to be taken into account with respect to the capacity of the air booster 17 becomes small. Therefore, the capacity of the air booster 17 can be made smaller have. Further, the smaller the overshoot tolerance is, the more the difference between the equipment planning point of the air booster 17 and the operating point during normal operation is suppressed.

이상 설명한 바와 같이, 제어장치(50)는, 공기비가 미리 정해진 설정치로부터 차이가 나는 것을 허용하여, 석탄 가스화 노(3)로 공급하는 산화제 유량에 상한치를 마련하므로, 공기승압기(17)의 용량을 증가시키지 않고, 또한 플랜트 전체의 제어를 신속하게 안정시킬 수 있다.As described above, the control device 50 allows the air ratio to differ from a predetermined set value, and provides the upper limit value to the oxidizing agent flow rate supplied to the coal gasification furnace 3, so that the capacity of the air booster 17 The control of the entire plant can be quickly stabilized.

이상, 본 발명을, 상기 실시형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 상기 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있으며, 그 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Although the present invention has been described using the above embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

또, 상기 실시형태에서는, 본 발명에 관한 가스화 발전 플랜트로서, 증기터빈설비(7)를 구비한 IGCC 플랜트(1)로 하는 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 증기터빈설비를 구비하지 않는 가스화 발전 플랜트에 적용하는 형태로 해도 된다.In the above embodiment, the IGCC plant 1 having the steam turbine facility 7 has been described as the gasification power plant according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, However, it may be applied to a gasification power plant that does not have a steam turbine facility.

또, 상기 각 실시형태에서는, ASU(15)에서 제조되는 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량을 석탄 가스화 노(3)로 공급하는 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니고, 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 대략 전량을 석탄 가스화 노(3)로 공급하는 형태로 해도 된다.In the above-described embodiments, the total amount of the oxygen gas produced as a result of the production of the nitrogen gas produced by the ASU 15 is supplied to the coal gasification furnace 3, but the present invention is not limited thereto Alternatively, substantially all of the by-produced oxygen gas may be supplied to the coal gasification furnace 3 in accordance with the production amount of the nitrogen gas.

다만, 대략 전량에 있어서의 대략이란, 산소가스의 공급라인에 있어서의 산소가스의 누출 등을 허용하는 의미이다.However, the term "roughly in terms of the total amount" means that leakage of the oxygen gas in the oxygen gas supply line is permitted.

또, 상기 각 실시형태에서는, MWD에 근거하여 산출되는 필요 산화제 유량으로부터 추기량을 결정하는 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니며, 각 MWD에 대한 추기량을 미리 결정해 두고, MWD에 근거하여 추기량을 결정하는 형태로 해도 된다.Although the above embodiments have been described with respect to a mode in which the amount of the required oxidant calculated based on the MWD is determined, the present invention is not limited to this, and the amount of calculation for each MWD is determined in advance , And the amount of tracking is determined based on the MWD.

또, 상기 각 실시형태에서는, 석탄 가스화 노(3)의 운전 상태량의 변동의 유무를 가스화 노 압력의 계측치와 설정치의 편차에 근거하여 판단하는 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니고, 석탄 가스화 노(3)의 출구 압력의 계측치와 설정치의 편차, 가스정제설비(22)의 출구 압력의 계측치와 설정치의 편차, 또는 가스터빈(5b)의 입구 압력의 계측치와 설정치의 편차에 근거하여 결정하는 형태로 해도 된다.In the above embodiments, the presence or absence of the fluctuation of the operating state amount of the coal gasification furnace 3 is determined based on the difference between the measured value and the set value of the gasification furnace pressure, but the present invention is not limited thereto The deviation of the measured value and the set value of the outlet pressure of the coal gasification furnace 3, the deviation of the measured value and the set value of the outlet pressure of the gas refining facility 22 or the deviation of the measured value and the set value of the inlet pressure of the gas turbine 5b Or may be determined on the basis of the above.

1 IGCC 플랜트
3 석탄 가스화 노
5b 가스터빈
15 ASU
22 가스정제설비
40 슬래그 용융버너
50 제어장치
52 공기분리량 결정부1 IGCC plant
3 coal gasification furnace
5b gas turbine
15 ASU
22 Gas refineries
40 Slag Melting Burner
50 control device
52 air separation amount determining unit

Claims (8)

공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 공기분리장치, 상기 산소가스를 산화제로 하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노, 및 상기 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈을 구비하는 가스화 발전 플랜트의 제어장치로서,
상기 공기분리장치에 의하여 제조되는 상기 질소가스의 제조량을, 상기 가스화 발전 플랜트의 운전 부하에 따라 결정하는 공기분리량 결정부를 구비하고,
상기 공기분리량 결정부에 의하여 결정된 상기 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량을, 상기 가스화 노로 공급하는 가스화 발전 플랜트의 제어장치.
An air separation apparatus for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a gasification furnace for gasifying the carbon-containing fuel using the oxygen gas as an oxidizer, and a fuel gas obtained by purifying the gas produced by the gasification furnace in a gas purification facility A control apparatus for a gasification power plant having a gas turbine driven by a combusted combustion gas,
And an air separation amount determination unit that determines the production amount of the nitrogen gas produced by the air separation apparatus in accordance with an operation load of the gasification power generation plant,
And supplies the entire amount of oxygen gas produced as a by-product to the gasification furnace in accordance with the production amount of the nitrogen gas determined by the air separation amount determination unit.
청구항 1에 있어서,
상기 가스화 노로 공급되는 산화제의 합계량을, 상기 가스터빈으로부터 추기되는 공기량에 따라 조정하는 가스화 발전 플랜트의 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein the total amount of the oxidizing agent supplied to the gasification furnace is adjusted in accordance with the amount of air added from the gas turbine.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 가스화 발전 플랜트의 운전 부하는, 상기 가스화 발전 플랜트에 대한 출력지령치인 가스화 발전 플랜트의 제어장치.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the operation load of the gasification power generation plant is an output command value for the gasification power generation plant.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스화 노는, 가스화 노 내의 슬래그를 용융하는 슬래그 용융버너를 구비하고,
상기 슬래그 용융버너가 이용되는 경우, 상기 공기분리장치에서 제조된 산소가스는, 탄소 함유 연료를 가스화시키는 버너보다 상기 슬래그 용융버너로 우선적으로 공급되는 가스화 발전 플랜트의 제어장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the gasifier is provided with a slag melting burner for melting slag in a gasifier,
Wherein when the slag melting burner is used, the oxygen gas produced by the air separation apparatus is preferentially supplied to the slag melting burner rather than a burner for gasifying the carbon-containing fuel.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스화 발전 플랜트는, 상기 가스터빈의 공기압축기로부터 추기된 공기 또는 상기 공기로부터 분리되는 산소를 상기 가스화 노의 산화제로서 공급하는 산화제 공급로를 구비하고,
상기 가스화 발전 플랜트가 정정 상태인 경우, 탄소 함유 연료의 이론 연소 산화제량에 대하여 상기 가스화 노로 공급되는 산화제량의 비인 공기비를 고정으로 하는 공기비 고정모드로 하며, 상기 가스화 노의 운전 상태량 또는 상기 가스화 발전 플랜트의 부하가 변동한 경우, 상기 공기비를 변동 가능하게 하는 공기비 변동모드로 하는 가스화 발전 플랜트의 제어장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The gasification power generation plant includes an oxidant supply path for supplying air added from the air compressor of the gas turbine or oxygen separated from the air as an oxidizer of the gasifier,
Wherein when the gasification power plant is in a correcting state, an air ratio fixing mode in which the ratio of the amount of the oxidizing agent supplied to the gasifying furnace to the theoretical combustion oxidizing agent amount of the carbon-containing fuel is fixed is set as a fixed operating mode, Wherein the air ratio changing mode makes the air ratio variable when the load of the plant fluctuates.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스화 발전 플랜트는, 상기 가스터빈의 공기압축기로부터 추기된 공기 또는 상기 공기로부터 분리되는 산소를 상기 가스화 노의 산화제로서 공급하는 산화제 공급로를 구비하고,
상기 가스화 노의 운전 상태량의 변동 또는 상기 가스화 발전 플랜트의 부하의 변동에 따라, 탄소 함유 연료의 이론 연소 산화제량에 대하여 상기 가스화 노로 공급되는 산화제량의 비인 공기비가 미리 정해진 설정치로부터 차이가 나는 것을 허용하여, 상기 가스화 노로 공급하는 산화제량을 소정의 상한치 내에서 제어하는 가스화 발전 플랜트의 제어장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The gasification power generation plant includes an oxidant supply path for supplying air added from the air compressor of the gas turbine or oxygen separated from the air as an oxidizer of the gasifier,
The air ratio which is the ratio of the amount of the oxidizing agent supplied to the gasifying furnace with respect to the theoretical combustion oxidizing agent amount of the carbon-containing fuel is allowed to differ from the predetermined set value in accordance with the fluctuation of the operation state quantity of the gasification furnace or the fluctuation of the load of the gasification power generation plant And controls the amount of oxidizing agent supplied to the gasification furnace within a predetermined upper limit value.
공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 공기분리장치와,
상기 산소가스를 산화제로 하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노와,
상기 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈과,
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 제어장치
를 구비하는 가스화 발전 플랜트.
An air separation device for separating oxygen gas and nitrogen gas from air,
A gasification furnace for gasifying the carbon-containing fuel using the oxygen gas as an oxidizing agent,
A gas turbine for driving the gas produced by the gasification furnace by combustion gas obtained by refining the fuel gas obtained by refining the gas in a gas purification facility;
A control device according to any one of claims 1 to 6
And the gasification power plant.
공기로부터 산소가스와 질소가스를 분리하는 공기분리장치, 상기 산소가스를 산화제로 하여 탄소 함유 연료를 가스화시키는 가스화 노, 및 상기 가스화 노에 의하여 생성된 가스를 가스정제설비에서 정제하여 얻어지는 연료가스를 연소시킨 연소가스에 의하여 구동하는 가스터빈을 구비하는 가스화 발전 플랜트의 제어방법으로서,
상기 공기분리장치에 의하여 제조되는 질소가스의 제조량을, 상기 가스화 발전 플랜트의 운전 부하에 따라 결정하는 제1 공정과,
상기 공기분리량 결정부에 의하여 결정된 질소가스의 제조량에 따라 부생된 산소가스의 전량을, 상기 가스화 노로 공급하는 제2 공정
을 포함하는 가스화 발전 플랜트의 제어방법.An air separation apparatus for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a gasification furnace for gasifying the carbon-containing fuel using the oxygen gas as an oxidizer, and a fuel gas obtained by purifying the gas produced by the gasification furnace in a gas purification facility A control method for a gasification power plant comprising a gas turbine driven by a combusted combustion gas,
A first step of determining a production amount of nitrogen gas produced by the air separation apparatus in accordance with an operation load of the gasification power generation plant,
A second step of supplying the entire amount of oxygen gas produced as a result of the production of the nitrogen gas determined by the air separation amount determination unit to the gasification furnace
And a control unit for controlling the gasification power plant.
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